Efeito da modificação do ligante pelo polímero EVA no concreto asfáltico e sua influência no dimensionamento do pavimento

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2017.A pesquisa trata-se do estudo das propriedades mecânicas de misturas asfálticas modificadas pelo polímero EVA para fins de dimensionamento de pavimento asfáltico. O ligante convencional CAP 50/70 é modificado com teores de 5%, 7,5% e 10% de EVA e submetido aos ensaios de caracterização, PCG (NF 98-252, 1999), Lottman Modificado (AASHTO T-283, 1989), Deformação Permanente (NF 98-253-1, 1993) e os ensaios fundamentais de Módulo Complexo (NF 12697-26, 2004) e Fadiga (NF 12697-24+A1, 2007). A propriedade mecânica de módulo de rigidez do material é influenciada pela variação de temperatura e frequência de solicitações, destarte, as misturas asfálticas são ensaiadas nas temperaturas de -10°C, 0°C, 10°C, 15°C, 20°C, 30°C e 40°C e nas frequências de 1Hz, 3Hz, 10Hz e 30Hz. Através do plano Cole-Cole (módulo real versus módulo imaginário) é determinada a temperatura crítica (?crít) das misturas asfálticas modificadas pelo polímero EVA e comparadas com as misturas asfálticas convencionais. Os ensaios de Fadiga são realizados tanto na temperatura normativa de 10°C, quanto na temperatura crítica a fim de adquirir as deformações admissíveis para um milhão (106) de ciclos. A conclusão desse trabalho mostra o comportamento da mistura asfáltica nos diferentes teores de polímero EVA em relação ao módulo de rigidez e fadiga, definindo em 7,5% como o teor ótimo de polímero EVA para modificação de ligantes asfálticos. A eficácia do polímero em relação às misturas convencionais é reafirmada em todos os resultados dos ensaios realizados neste trabalho. Conclui-se, também, que a temperatura crítica dos quatro tipos de misturas é de 20°C através da maior componente imaginária, porém é na temperatura de 10°C que o material possui a menor resistência visualizada nas retas de fadiga. Por fim, o modelo reológico de Huet-Sayegh, que considera o comportamento viscoelástico do material, é aplicado para simular o dimensionamento de uma mistura asfáltica modificada pelo polímero EVA, que mostrou redução de 56% na espessura da camada asfáltica se comparado ao concreto convencional.Abstract : The research is about the study of mechanical properties of asphalt concrete modified by EVA polymer for design purposes of pavement. The conventional asphalt binder CAP 50/70 is modified with 5%, 7.5% and 10% of EVA polymer and subjected to characterization tests, PCG test (NF 98-252, 1999), Modified Lottman test (AASHTO T-283, 1989), Rutting test (NF 98-253-1, 1993) and the fundamental tests of Complex Module (NF 12697-26, 2004) and Fatigue (NF 12697-24 + A1, 2007). The mechanical properties of stiffness modulus of the material are influenced by the temperature variation and frequency of requests, therefore the asphalt mixtures are tested at temperatures of -10°C, 0°C, 10°C, 15°C, 20°C, 30°C and 40°C and in the frequencies of 1Hz, 3Hz, 10Hz and 30Hz. The critical temperature (?crit) of the asphalt concrete modified by EVA polymer is determined by Cole-Cole plan (real module versus imaginary module) and compared with the conventional asphalt concrete. Fatigue tests are performed at standard temperature (10°C) and the critical temperature in order to obtain the admissible deformations for one million cycles (106). The conclusion of this research shows the behavior of the asphalt concrete in different contents of EVA polymer in relation to the stiffness modulus and fatigue, defining in 7,5% as the optimal content of EVA polymer for modification of asphaltic binders. The polymer effectiveness over the conventional mixtures is reaffirmed in all results of the tests performed in this research. It is also concluded that the critical temperature of the four types of mixtures is 20°C through the higher imaginary component, but it is at 10°C that the material has the lowest resistance seen in the fatigue graphic. Finally, Huet-Sayegh?s rheological model, which considers the material viscoelastic behavior, is applied to simulate the design of asphalt concrete modified by EVA polymer, which showed a reduction of 56% in the asphalt layer thickness when compared to conventional asphalt concrete